Java中TCP連接及其優化方法

本篇內容主要講解“Java中TCP連接及其優化方法”，感興趣的朋友不妨來看看。本文介紹的方法操作簡單快捷，實用性強。下面就讓小編來帶大家學習“Java中TCP連接及其優化方法”吧!

作為一個后端程序員，網絡連接這塊是一個繞不過的砍，當你在做服務器優化的時候，網絡優化也是其中一環，那么作為網絡連接中最基礎的部分-TCP連接你了解嗎？今天我們來仔細看看這個部分。

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TCP建立連接-三次握手

詳解

1. 客戶端和服務器還未建立連接，但服務器一般處于listen狀態

2. 客戶端主動建立連接，向服務器發送SYN報文，客戶端變為SYN_SENT狀態

3. 服務器收到客戶端發送的報文，也回了一個SYN報文，包含了一個ack。此時，服務器變為SYN_RCVD狀態

4. 客戶端收到了服務器發送的SYN報文，確認了ack，它將向服務器發送一個ACK報文。此時，客戶端變為ESTABLISHED

5. 服務器收到客戶端的ACK報文，確認了ack。此時，服務器也變為ESTABLISHED

6. 服務器和客戶端可以正常通信了

其中步驟2~4就是三次握手，那么為什么需要三次握手呢？為什么不是一次或者兩次握手呢？

首先，我們需要知道，只有當服務器和客戶端都能確保自己能夠發消息和接收消息，這次網絡通信才算成功的。

步驟2的作用是讓服務器知道了自己是可以接收消息的。

步驟3的作用是讓客戶端知道自己發送消息和接收消息的功能是OK的，發送消息的能力是通過服務器返回的ack=x+1確認的，因為這個值基于當初客戶端發送的消息seq=x。接收消息的能力是因為收到了服務器的返回。

步驟4的作用是讓服務器端知道自己發送消息的能力是OK的（和步驟3類似）。

linux查看

linux服務器可以利用netstat -anp | grep tcp命令，查看服務器上各個端口和應用的連接狀態。

你還可以通過修改linux的配置文件/etc/sysctl.conf，調整各個狀態的數量

SYN_SENT狀態相關

• 主動建立連接時，發SYN（步驟2）的重試次數

nct.ipv4.tcp_syn_rctries = 6

• 建立連接時的本地端口可用范圍

net.ipv4.ip_local_port_range = 32768 60999

SYN_RCVD狀態相關

• SYN_RCVD狀態連接的最大個數

net.ipv4.tcp_max_syn_backlog

• 被動建立連接時，發SYN/ACK（步驟3）重試次數

net.ipv4.tcp_synack_retries

說完了TCP建立連接，接下來，我們再來看看TCP正常斷開連接的過程

TCP斷開連接-四次揮手

詳解

1. 客戶端與服務器端正常傳輸數據

2. 客戶端主動斷開連接，向服務器端發送FIN報文，客戶端變為FIN_WAIT1狀態

3. 服務器收到客戶端的FIN后，向客戶端發送ACK報文，服務器變為CLOSE_WAIT狀態

4. 客戶端收到服務器的ACK報文后，客戶端變為FIN_WAIT2狀態

5. 服務器向客戶端發送FIN報文，服務器變為LAST_ACK狀態

6. 客戶端收到服務器發送的FIN報文后，向服務器發送ACK報文，客戶端變為TIME_WAIT狀態

7. 服務器收到客戶端的ACK報文后，服務器變為CLOSED狀態

8. 客戶端經過2MSL(max segment lifetime，報文最大生存時間)時間后，也變為CLOSED狀態

其中，步驟2、3、5、6即為4次揮手。

TIME_WAIT狀態及其優化

看完之后，大家想必會有一個疑問，為什么TIME_WAIT狀態需要保持2MSL？因為這可以保證至少一次報文的往返時間內，端口是不可復用的。

假設TIME_WAIT狀態的持續時間很短，我們來模擬下面這種場景：

• 客戶端向服務器端發送了三條報文，其中第3條報文卡在網絡中，服務器只收到了前兩條，向客戶單發送ACK=2，客戶端重新發送第三條報文。

• 服務器主動發送FIN報文，客戶端收到后發送FIN、ACK，服務器端收到后發送ACK并進入TIME_WAIT狀態（假設這個狀態很短）。

• 現在服務器又再次和客戶端建立連接，三次握手之后開始發送正常數據，結果之前卡住的第三條報文，現在終于發送到服務器，但服務器也不知道該如何處理這條報文。

因此這也是TIME_WAIT狀態需要保持2MSL的原因，如果這么長時間也沒有收到報文，即使有正確的報文從客戶端發出，也已經過期了，因此不會影響到之后的通信。

但這同樣也會帶來一個問題，TIME_WAIT狀態保持的時間較長，假設服務器端有大量TIME_WAIT狀態的TCP連接，就相當于白白浪費掉大量的服務器資源(端口)。此時，我們可以通過修改以下配置進行服務器調優：

net.ipv4.tcp_tw_reuse = 1

• 開啟后，作為客戶端時新連接可以使用仍然處于TIME_WAIT狀態的端口

• 由于timestamp的存在，操作系統可以拒絕遲到的報文（例如上面說的第三條報文），可以利用以下配置：

net.ipv4.tcp_timestamps = 1

其他狀態的優化

CLOSE_WAIT狀態

如果服務器端有大量CLOSE_WAIT狀態的連接，很有可能是應用進程出現bug，沒有及時關閉連接。

FIN_WAIT1狀態

調整發送FIN報文的重試次數，0相當于8

net.ipv4.tcp_orphan_retries = 0

FIN_WAIT2狀態

調整保持在FIN_WAIT2狀態的時間

net.ipv4.tcp_fin_timeout = 60

總結

看到這里，想必你應該對TCP連接有了一個大致的了解。現在服務器大多都用了nginx做了負載均衡，因此，我們可能需要在此基礎上了解一些nginx相關的配置原理，這樣應該會對我們的服務器性能調優會有更大的幫助。有興趣的同學不妨可以去了解一下，如果有什么新發現想和作者探討的，歡迎在下方留言。

到此，相信大家對“Java中TCP連接及其優化方法”有了更深的了解，不妨來實際操作一番吧！這里是億速云網站，更多相關內容可以進入相關頻道進行查詢，關注我們，繼續學習！